淺談科研課題中的“科學問題”

　　什么是科研課題中的“科學問題”？更普遍一點，什么是課題研究的“問題”？這是一個看起來似乎很簡單，但卻是困擾很多研究生、課題申請者的大問題。辛辛苦苦寫的論文或課題申請書，經常被導師或評審者評論為“沒有說清楚你研究的問題到底是什么”或者“對科學問題凝練的還不夠”等等。有了這樣的評論，這篇論文或申請書就基本上可以說是“壽終正寢”了。那么，究竟什么是課題研究的“科學問題”或“問題”呢？

　　關于“科學問題”的定義至少有30種以上，關于“問題”的定義可能就會更多，但這不是我們這篇文章關注的重點。其實簡單點說，科研課題的“問題”，顧名思義，就是我們在科學研究過程中遇到的那些需要解決但尚未解決的問題。這些問題既可能是過去不知道的新現象，也可能是我們尚不知道的新原理，或者是還沒有被搞清楚的事物新規律。問題產生了，就需要找到答案，而這個獲取答案的過程就是科學研究。當年愛因斯坦就是思考了“如果我以光速追上光，光波將會如何”這個問題，才有了后來相對論的誕生。因此有人說，能夠準確地提出問題，問題其實就解決了一半。所以，愛因斯坦說，提出問題往往比解決問題更重要，因為這標志著科學的真正進步。

　　任何科學研究課題，都必須是問題引領的，這是科學研究的基本常識。所以，“問題的提出”，應該是一篇論文、一份課題申請書首先需要說明的最關鍵最重要的內容。這個“問題”的說明，既交代了這項研究要干的具體事情，也說清楚了研究這個“問題”想要達成的目標，所以應該是論文寫作者或課題申請者與評審者之間交流的最關鍵的信息。可以試想一下，評審者讀了半天你的論文或申請書，都搞不清楚你到底要干什么事情，那你的論文或申請書后面就是再精彩再創新，他也是無法判斷或理解的。

　　科研課題不同，“問題”類型也就不同。一般說來，可以分為“實際問題”和“科學問題”兩大類。“實際問題”主要指那些具體工作碰到的問題，這在工程類課題中比較常見，有時也稱為“工程問題”，比如“汽車動力不足”“防疫效果不佳”等等，研究這些問題，就可以找出解決方案并證實其有效果，從而直接解決這些問題。比如，對于“汽車動力不足”，可以通過更換新型發動機加以解決；對于“防疫效果不佳”，可以通過強化隔離措施加以解決。但是，這些是不是最本質的問題？其實并不一定。比如，汽車動力不足，既可能是汽油質量問題，也可能是高原問題等，更換新型發動機雖然可以解決這個實際問題，但對這個發動機為何動力不足的問題，并沒有真正解決。要想真正解決這個問題，就必須從更深層次的科學原理解決加以研究，這就引出了科學問題。

　　“科學問題”是更具基礎性的一些問題，這在基金類課題或理論性課題研究中比較常見，比如“發動機中汽油燃燒機理”“冠狀病毒在人群中的傳播機理”等。研究這些問題，可以從基本原理角度理解問題并尋找答案，如果能夠解決，可能會帶來一系列直接或間接的突破。比如，在抗擊新冠的過程中，很多科學家對病毒的傳播機理進行了深入的研究，建立了病毒傳播的科學模型，預測了未來病毒傳播的趨勢和特點，這對于指導抗疫活動，比簡單盲目地強化隔離措施或者進行消毒，就更有價值。

　　事實上，每個“實際問題”背后都有“科學問題”，只是因為課題研究要求不同，有時不特別指出而已。一般說來，“實際問題”主要是就事論事地解決具體問題，特別具有針對性，常為領導或管理部門所關注；而“科學問題”則更關注在原理上的創新，更具學術性和普適性，常為科學家群體也就是課題承擔者所關注。但不管是什么類型的研究課題，說清楚你要解決的“問題”或“科學問題”，都是最基本的，也是最重要的要求。

　　但要說清楚“問題”包括“科學問題”并不容易。近三十年來，我指導了很多博士、碩士研究生或其他學生的論文，也評審了無數國家自然科學基金、各類研究計劃申請書，以及高高低低不同層次類型的期刊論文，感到出現問題最多的就是很多人對“問題”尤其是“科學問題”說不清楚。一般說來，常見的問題主要有以下幾種：

　　第一，將“研究意義”當成研究的問題。很多人說了一大堆這項研究工作怎么怎么重要，意義多么重大，做完之后會有多少好處，但就是沒有說他具體要干什么，解決什么難題，不知道他是要研究“意義”還是要研究“問題”。

　　第二，把“研究背景”當成研究的問題。比如，明明想要研究的問題是“復雜電磁環境下的電子對抗指揮效能”這個具體問題，結果描述的基本上全是“信息化戰爭問題”背景，自己想要研究的具體問題一點沒說。用“大背景”取代自己研究的“小問題”，實際上就等于沒有提出問題。

　　第三，“實際問題”與“科學問題”混淆。這在要求明確提出科學問題的課題中比較常見，就是分不清楚實際問題（包括工程問題）和科學問題的差別。要求凝練出科學問題，結果說的還是實際問題，而實際問題中既包含了尚未解決的科學問題，也包含了原理上已經突破但實際尚需完成的工程問題。要解決這個實際問題就必須先解決有關的科學問題，但就是這個科學問題說不清楚。

　　第四，把“怎么做”當成問題。在解決一個問題的過程中，“怎么做”實際上說的是解決這個問題的“技術路線”，而不是問題本身。比如，研究城市交通的運行機理是問題，但如何去研究（比如采用仿真方法）則是技術路線，盡管可能也需要解決不少技術問題。

　　第五，本末倒置，“拿著錘子找釘子”。這在研究生的課題中比較常見，研究中往往是先找方法，然后才去尋找“問題”。比如，發現近期深度學習方法可能比較時髦，就舉著這把“錘子”到處去尋找“釘子”，結果有的研究生到最后論文都寫完了，甚至還是說不清楚他研究的“問題”究竟是什么，只知道自己用了“很先進”的方法。

　　要說清楚課題中的“問題”，說困難也困難，說簡單也簡單。說它困難，因為凝練研究中的問題，尤其是科學問題，實際上就是一個對課題本質理解不斷深化的過程，是一個不斷向他人學習交流的過程，也可能需要在做起來之后才能在實踐中慢慢理解的過程。而這個過程往往充滿了困惑、矛盾甚至痛苦，從來就不是一蹴而就的。只有當自己有了深刻的理解，找到了自己矛盾、痛苦的根源，才能真正理解和認清楚問題。二十多年前，我在研究戰爭系統的預測預警問題時，因為其不能與牛頓科學體系的方法自洽，在邏輯上無法自圓其說而痛苦不堪，只有在找到了復雜性科學和復雜系統理論后，才開始理解戰爭復雜系統的運行機理，自洽了其中的邏輯關系，也才真正地理解了自己研究的問題究竟是什么。

　　但說它簡單也簡單，就是采用“奧卡姆剃刀”原理，刪繁就簡，抓住本質。我跟學生討論時經常讓他們用一句最短的“大白話”說清楚自己研究的問題是什么，就是讓他們盡量靠近本質核心。不要追求那些時髦的概念或名詞，真正弄清楚關注的問題是什么，也就是痛點是什么，這才是最重要的。多問自己幾個為什么，盡量用“短話”“大白話”，往往能夠清晰化問題之所在。方法上則是直截了當，直奔問題的核心。在一時說不清楚的情況下，可以暫時不急著立即確定，可以在研究中不斷深化理解，逐步明確問題。但目標必須清楚，不能走偏了方向。

　　2020年的國家自然科學基金項目將科學問題的屬性進行了區分，分成了“鼓勵探索、突出原創”（鼓勵原始創新，突出科學問題的重要性），“聚焦前沿、獨辟蹊徑”（關注研究思想的獨特性和研究成果的潛在引領性），“需求牽引、突破瓶頸”（突出應用型特征和研究方案的創新性），以及“共性導向、交叉融通”（突出多學科交叉和對學科發展的影響）四大類，各個學部又都給出了不同類型的幾十個案例供大家參考，相信能夠更好地引導大家說清楚課題研究的“問題”到底是什么，屬于哪一類，應該特別關注些什么。